旋光性,偏光,旋光分散,円二色性 94回薬剤師国家試験問26

第94回薬剤師国家試験 問26
物質の旋光性に関する記述の正誤を判定してみよう。

 

a 旋光度の測定には、通例、光線としてナトリウムスペクトルのD線を用いる。

 

b 直線偏光 (平面偏光) が、光学活性物質又はその溶液中を通過するとき、偏光の進行方向に向き合って時計回りに振動面を回転する性質を左旋性という

 

c 旋光分散 (ORD) スペクトルにおける負のコットン効果では、短波長側に極小、長波長側に極大が観測される。

 

d 円二色性 (CD) スペクトルからタンパク質の2次構造に関する情報が得られる。

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第94回薬剤師国家試験 問26 解答解説
a 〇 旋光度の測定には、通例、光線としてナトリウムスペクトルのD線を用いる。

 

旋光度測定法は光学活性物質の定性、定量分析に利用されている。
日本薬局方の一般試験法における旋光度測定法では、通例、温度20℃または25℃、セルの層長100mm、光線としてナトリウムランプのD線を用いる。
D線とは黄色の強い輝線であり、D1線(589.0nm)とD2線 (589.6 nm)からなる。
旋光度測定法の光源としては他に水銀ランプも用いられる。

 

 

・bについて
b × 直線偏光 (平面偏光) が、光学活性物質又はその溶液中を通過するとき、偏光の進行方向に向き合って時計回りに振動面を回転する性質を左旋性という。
→ 〇 直線偏光 (平面偏光) が、光学活性物質又はその溶液中を通過するとき、偏光の進行方向に向き合って時計回りに振動面を回転する性質を右旋性といい、反時計回りに振動面を回転する性質を左旋性という。

 

旋光性は、媒質中で左円偏光と右円偏光の速度が異なること、それに関連して屈折率が異なることが基にある。
化合物の名称に付けられる旋光性を示す記号について、右旋性(dextrorotatory)を示すものとしてdや+があり、左旋性(levorotatory)を示すものとしてlや−がある。

 

★参考外部サイトリンク
旋光度測定と比旋光度(薬学これでOKさん)

 

 

・cについて
× c 旋光分散 (ORD) スペクトルにおける負のコットン効果では、短波長側に極小、長波長側に極大が観測される。
→ 〇 旋光分散 (ORD) スペクトルにおける負のコットン効果では、短波長側に極大、長波長側に極小が観測される。
→ 〇 旋光分散 (ORD) スペクトルにおける正のコットン効果では、短波長側に極小、長波長側に極大が観測される。

 

物質のある平面偏光における旋光度が入射する平面偏光の波長によって変化することを旋光分散(optical rotatory dispersion:ORD)といい、横軸にある平面偏光の波長をとり、縦軸に旋光度または比旋光度をとってプロットして得られる曲線を旋光分散スペクトルという。

 

ある物質のある平面偏光での旋光分散曲線において、横軸の波長の小さい方から大きい方へ向かうに従い、縦軸の旋光度が単調に減少または増加していく場合、その旋光分散曲線を単純分散曲線という。

 

この単純分散に対し、光学活性物質と平面偏光の組み合わせによっては異常分散を示すことがある。
異常分散はコットン効果と呼ばれ、スペクトルにおいて平面偏光の波長の短い時と長い時とで極大値の山と極小値の谷を示す異常分散曲線が描かれる。

 

正のコットン効果とは、短波長側に旋光度の極小値の谷、長波長側に極大値の山が観測されることを指す。
正のコットン効果とは、短波長側に旋光度の極大値の山、長波長側に極小値の谷が観測されることを指す。
旋光分散のコットン効果に関する指標として、次のモル振幅αがある。
旋光性,偏光,旋光分散,円二色性 94回薬剤師国家試験問26

 

モル振幅αが正の値なら正のコットン効果、モル振幅αが負の値なら負のコットン効果となる。

 

旋光分散の異常分散曲線における、極値を示す波長とモル振幅などの情報は個別の官能基や光学活性物資に特徴的であるため、これらの情報は物質の同定、確認に用いられる。
旋光分散は、互いに光学異性体であるものの判定やペプチドやタンパク質などの高分子の立体構造解析にも利用できる。
なお、旋光分散の光源としては200nm〜700nmの連続光を放出するキセノンランプが用いられる。

 

★参考外部サイトリンク
偏光と旋光性(yakugaku labさん)

 

 

・dについて
d 〇 円二色性 (CD) スペクトルからタンパク質の2次構造に関する情報が得られる。

 

円二色性(CD)スペクトルから、タンパク質・核酸の2次構造や光学活性物質の絶対配置に関する情報が得られる。

 

旋光性は、媒質中で左円偏光と右円偏光の速度が異なること、それに関連して屈折率が異なることが基にあったが、これに加え、左円偏光と右円偏光とで吸光係数に差があることを円二色性または円偏光二色性(circular dichroism:CD)と呼ぶ。円二色性では、左右の円偏光の透過光の電場ベクトルを合成したベクトルの軌跡が軸の傾いた楕円を描き、これを楕円偏光と呼ぶ。
横軸に光の波長、縦軸に楕円率という数値または左円偏光と右円偏光の吸光係数の差をプロットしたものを円二色性スペクトル(CDスペクトル)といい、タンパク質や核酸などの生体高分子の二次構造の推定に利用されている。

 

★参考外部サイトリンク
偏光と旋光性(yakugaku labさん)

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